基于流域系统水文水环境耦合模型的氮循环研究进展

摘要

在气候变化和强人类活动等多重因素的耦合影响下，活性氮输入过量，加剧了陆地生态系统氮素向水生生态系统的流失，影响了流域水环境质量。识别流域内氮素来源及其转化过程的时空变化特征，已成为防控流失及改善环境质量的首要任务。由于氮的来源多样、生物地球化学过程复杂，且受到诸多因素的耦合影响，限制了对流域系统氮循环的科学认知。在众多的研究方法中，模型模拟因具有灵活性高、系统性强、可多场景模拟分析等诸多优点，已成为揭示流域系统氮迁移转化及动态变化过程的重要手段。本文综述了流域水文模型及流域土壤、地表水与地下水氮素迁移模型的特征，对比了模型的原理、特点与研究范例。结果表明，在影响氮循环的诸多因素中，无序的强人为干扰、极端气候变化已成为扰动流域氮循环的重要因素。水文过程驱动下的水-氮耦合多过程、多机制研究尤为重要，基于此构建的水文生物地球化学模型(如CNMM-DNDC、PIHM等),已成为获取流域系统氮素时空分布规律及其预测分析的重要手段。此外，大数据与过程机理模型相结合已成为揭示氮循环过程中复杂问题的重要途径。通过综合诸多模型对空间格局、人为影响强度的适用性，梳理出针对受强人类干扰的滨海平原河网区氮循环适用模型，以加深对海陆交错带滨海流域地表水、地下水及海水相互作用下的氮循环科学认知，更全面、科学地评估滨海平原河网系统水环境质量与环境效应。

关键词

氮循环 / 流域 / 模型 / 滨海流域 / 过程模型

基金资助

国家自然科学基金项目(42293262,42073076)